Niederschlag

UnterNiederschlagversteht man in derMeteorologieWasserinklusive dessen Verunreinigungen, das ausWolken,NebeloderDunst(beides Wolken in Kontakt mit dem Boden) oderwasserdampf­haltiger Luft (Luftfeuchtigkeit) stammt und das

• infolge derSchwerkraftin flüssiger oder fester Form auf die Erdefällt
• oder vomWindaufgewirbeltwird
• oder sich auf derErdoberflächeablagertoderabfließt
• oder sich infesterForm aus (unterkühltem) Wasser alsVereisungan Oberflächenanlagert
• oder sich alsBeschlagdirekt durchKondensationoderResublimationan Objektenabsetzt.

Jegliches Wasser, das aus Niederschlägen auf die Erde gelangt, wird auch alsMeteorwasserbezeichnet.Der Begriff ist heute vor allem in der Schweiz gebräuchlich. Umgangssprachlich werden die BegriffeNiederschlagundRegenwasserhäufig synonym gebraucht.

Entstehung

DurchVerdunstungundSublimationgelangt Wasserdampf in die Atmosphäre. Dazu ist die Zufuhrthermischer Energieerforderlich, die alsVerdampfungsenthalpieim Wasserdampf gespeichert ist. Wolken entstehen vonKondensationskeimenausgehend durchKondensationder Feuchtigkeit in der Luft. Um wieder als Niederschlag auf die Erdoberfläche fallen zu können, muss die Größe (bzw. Masse) der kondensierten Teilchen einen bestimmten Wert überschreiten. Durch den Niederschlag wird derWasserkreislaufgeschlossen.

Auswirkung

Die Häufigkeit und die durchschnittliche Menge des Niederschlages sind charakteristisch für die entsprechenden geographischen Gebiete. Der Niederschlag ist dabei einhygrischerFaktor, der das lokaleKlimamitbestimmt. Besonders für dieLandwirtschaftist er relevant, da erst ab einer bestimmten Niederschlagsmenge erfolgreicherRegenfeldbaumöglich ist. Aus einer angetroffenenÖkozonekann daher meist grob auf eine mittlere Niederschlagsmenge gefolgert werden.

Bei der Kondensation aus feuchter Luft wirdKondensationsenthalpie,beim ResublimierenSublimationsenthalpieaus dem Wasserdampf frei. Beim Gefrieren wirdKristallisationsenthalpieaus dem Wasser in die Umgebung (Luft, Wasser, Bewuchs, sonstige Oberflächen) freigesetzt. Gefriert unterkühlter Nebel oder unterkühlter Regen, so ist der Wärmeübergang gering. BeimVerdunstenundSublimierenvon Niederschlag wird Wärme der Umgebung entzogen, dies wirktabkühlendauch auf die Erdoberfläche und reguliert teilweise das(Mikro-)Klima.

Beispiele für Niederschlag

Flüssiger Niederschlag

fallend	aufgeweht	abgelagert oder abfließend	angelagert	kondensiert
Regen Eisregen Tropfen	Schlag­regen	Regen­pfütze Regen­wasser Schneeschmelze	Nebeltraufe Nebeltau	Tau Kondenswasser

Fester Niederschlag

fallend	aufgeweht	abgelagert	angelagert (Vereisung)	resublimiert
Schnee Graupel Hagel Schneegriesel Eiskorn	Schnee­gestöber Schnee­sturm Blizzard Schnee­treiben Schnee­fegen Trieb­schnee Flugschnee	Schneedecke Schnee­verwehung Schwimmschnee Wechte Schneematsch	Raureif Raufrost Raueis Eisblume Eis Klareis Eisglätte Eiszapfen	Reif Flimmer­schnee

Spezifikationen

Regen

Schnee

Hagel

Raureifregen –tauenderRaureifregnet vonBäumen

Bezeichnung	Art	Endzustand	Beschreibung
Regen	fallend	flüssig	Wasserin Tropfenform, andere Typen: Nieselregen, Eisregen (unterkühltes Wasser,das schlagartig bei Auftreffen gefriert)
Nebelnässen	fallend	flüssig	Wasser in sehr kleiner Tropfenform, deswegen sehr kleine Niederschlagsmenge
Schnee	fallend	fest	lockere, feste Form (ab etwa −12 °C kondensiert derWasserdampfdirekt zu kleinenEiskristallen(sog.Resublimation– die aber bei Meteorologen oftmals nurSublimationgenannt wird), die sich dann zuSchneeflockenzusammenballen).
Graupel	fallend	fest	Unregelmäßige, feste, sehr leichte (lufthaltige) Form (gefrorene Körnchen von 2–5 mm Größe, die durch kräftigeAufwindeetwa anKaltfrontenentstehen können).
Hagel	fallend	fest	GefroreneRegentropfen(Eis), > 5 mm Durchmesser, die aus einemKondensationskernund mehreren gefrorenen Schichten bestehen. Es gibt auch unregelmäßig geformte bzw. aus mehreren Einzelkörnern zusammengesetzte Hagelkörner. Die Entstehung erfolgt inSchauernundGewitternmit sehr starken Aufwinden.
Polarschnee	fallend	fest	Eisnadeln, die bei starkem Frost unmittelbar aus dem Wasserdampf der bodennahen Luftresublimierenund dann zu Boden fallen.
Tau	abgesetzt	flüssig	Wasserdampf,der an Objekten zu feinen Wassertröpfchenkondensiert
Reif	abgesetzt	fest	Wasserdampf, der an Objekten zu feinen, und auf ausgedehnten kalten Flächen (Schnee- bzw. Eisfeldern) bis zu 5 cm großen Eiskristallen resublimiert.

Künstlicher Niederschlag

Niederschlag kann unter bestimmten meteorologischen Konstellationen künstlich erzeugt werden, indem eine große Menge an künstlichen Eiskeimen, alsoKondensationskernen(z. B.Silberiodid) in unterkühlte Wolken ausgebracht wird; sieheHagelflieger.Aus großtechnischen WasserdampfemissionenstammenderIndustrieschneeist ebenso künstlicher Niederschlag, der zivilisatorisch bedingt entstehen kann.

Abgrenzung

Kunstschnee vonBeschneiungsanlagen,KunsteisundSchwarzeis(gefrorenes See- und Meerwasser) werden nicht zu den Niederschlägen gezählt, weil das Wasser nicht direkt und hauptsächlich aus Wolken, Nebel oder Luftfeuchtigkeit stammt. Ortsverlagerter Niederschlag (beispielsweise vomSchneepflugversetzter Schnee,Sprühfahnen,Dachlawinen,Regenwasser inFließgewässern) bleibt trotzdem Niederschlag.

„Regen “ausBeregnungsanlagenwird i. A. nicht dem Niederschlag zugerechnet, kann jedoch durch die dadurch erhöhte Verdunstung zu vermehrter Wolkenbildung und erhöhtem „allgemeinem Niederschlag “führen.

Gesetzmäßigkeiten der räumlichen Verbreitung der Niederschläge

1. In den Gebirgen hängen die Niederschlagsmengen von der Streichrichtung zum herrschenden Luftstrom ab (sieheLuv und Lee).
2. Festlandgebiete erhalten geringere Niederschläge als Meeresgebiete auf gleicher geographischer Breite (sieheSeeklima,Kontinentalklima).
3. Hohe Niederschlagssummen in Äquatornähe und gemäßigten Breiten wechseln sich mit niedrigen Niederschlagssummen in den außeräquatorialen Tropen und Polargebieten ab (sieheTropen,Subtropen,Gemäßigte Zone,Polarklima).
4. In den Tropen sind die Ostteile der tropischen Meere ganzjährig feucht, dagegen sind die Westteile nur im Sommer und im Herbst feucht.

Niederschlagsmessung

Messgeräte, Maßeinheiten und Messmethoden

Regenmesser

Gemessen wird mit zwei verschiedenen Arten vonMessgeräten:

• nichtregistrierendeNiederschlagsmesser(Regenmesser)
• registrierende Niederschlagsmesser (Niederschlagsschreiber, Pluviographen)

Die meisten Niederschlagsmesser sammeln den Niederschlag als punktuelle Niederschlagsmessung in einem Messgefäß. EinMillimeter(Maßeinheit) entspricht der Wasserhöhe (Niederschlagshöhe) von 1 mm, die sich ergäbe, wenn kein Wasser abflösse oder verdunstete. Alternativ wird oft auch die Wassermenge (Niederschlagsmenge) in$\mathrm {l} /\mathrm {m} ^{2}$(ebene Fläche) angegeben. Ein Millimeter ist gleich einem Liter pro Quadratmeter. Jene Anteile, die nicht in Form flüssigenWassersvorkommen, werden entweder in die entsprechende Menge desselben umgerechnet (sofern die Dichte bekannt ist), oder beiSchneeundHageldurch leichte Erwärmung, um dieVerdampfungund den Messfehler zu verringern, in Wasser umgewandelt.

Neben der direkten Berechnung vor Ort können Niederschlagsintensitäten auch durchRadarmessungenbestimmt werden. Dazu zieht man die von der Stärke des Regens abhängige Radarreflektivitätheran. Über Niederschlagsradare können die gefallenen Mengen inzwischen auch flächendeckend geschätzt werden. Vor allem im Bereich desHochwassermanagementsist dies von Bedeutung (punktuelle Messwerteverifizierenbzw.kalibrieren). Neben der reinen Niederschlags-Höhe bzw. Menge sind dabei vor allem auch die Niederschlagsintensität und die Niederschlagsdauer wichtig.

Langfristige (klimatologische) Niederschlagsmessungen lassen statistische Berechnungen zu, um die mittlere Häufigkeit von unterschiedlichen Niederschlagsereignissen (v. a.Starkregenereignisse) anzugeben, die Intensität und Dauer zueinander in Bezug setzen.

Niederschlagshöhe

DieNiederschlagshöhewird in der Meteorologie für Regen üblicherweise inMillimeter(Wasserhöhe) angegeben und für gefrorene Niederschläge inZentimeter.Sie gibt wiederum Aufschluss über die Niederschlagsmenge.

Mit „kleiner 0,1 mm “wird eine Niederschlagshöhe, bzw. die daraus resultierende Niederschlagsmenge angegeben, wenn sie nicht messbar ist.

Bei Schneefall, Hagel oder Graupel wird sie in$\mathrm {cm}$(Zentimeter) angegeben. Eine Umrechnung in die Niederschlagsmenge in Liter bzw. in diewasseräquivalente Niederschlagshöhepro Quadratmeter kann nur nach Bestimmung der Dichte erfolgen, da bei gefrorenen Niederschlägen große Unterschiede bestehen können:

• Für Schnee liegt die Dichte zum Beispiel zwischen$30\,\mathrm {kg} /\mathrm {m} ^{3}$(trockener, lockerer Neuschnee) und$200\,\mathrm {kg} /\mathrm {m} ^{3}$(stark gebundener Neuschnee): Neuschnee hat also etwa¹⁄₁₀(bis¹⁄₁₅–¹⁄₃₀) der Dichte von Wasser, setzt sich aber recht schnell (innerhalb von Stunden, insbesondere durch das Gewicht der darübergeschneiten Schichten) auf grob¹⁄₃,so dass 1 Meter Neuschnee und 30 cm gesetzter Schnee etwa 100 mm Regen entsprechen.
• Bei Hagel bezieht sich die Angabe der Niederschlagshöhe nur auf die Dauer eines Ereignisses und meist nur auf die Höhe der Hagelschicht am Boden (Der Niederschlag in Form von Regen wird extra angegeben). Sie wird entsprechend den Umrechnungen fürlose Schüttungenin Wassermenge umgerechnet.

Niederschlagsmenge

Jährliche Niederschlagssummen in Millimeter: auf ganzeBreitengradebzw. solareKlimazonenbezogen

Man betrachtet das flüssige Wasser (Niederschlagswasser), das sich bei Niederschlag (Regen, Schnee, Hagel, Nebel usw.) in einer definierten Zeitspanne (siehe auch Niederschlagsintensität) in einem nur nach oben offenen Gefäß mit definierter horizontaler Öffnung sammelt. AlsNiederschlagsmengebezeichnet man das Volumen der Flüssigkeit bezogen auf die Fläche der Öffnung und gibt sie an inLiternpro Quadratmeter (1 Liter ist 1Kubikdezimeter). Mit der Umrechnung

$1\,{\frac {\mathrm {l} }{\mathrm {m} ^{2}}}=1\,{\frac {\mathrm {dm} ^{3}}{\mathrm {m} ^{2}}}={\frac {(0{,}1\,\mathrm {m} )^{3}}{\mathrm {m} ^{2}}}={0{,}1^{3}}{\frac {\mathrm {m} ^{3}}{\mathrm {m} ^{2}}}=0{,}001{\frac {\mathrm {m} ^{3}}{\mathrm {m} ^{2}}}=0{,}001\,\mathrm {m} =1\,\mathrm {mm}$

kann sie auch in der Einheit Millimeter angegeben werden. Möchte man aus der Millimeter-Angabe (bzw. der Angabe in Litern pro Quadratmeter) die tatsächliche Niederschlagsmenge in Litern bezogen auf eine bekannte Sammelfläche berechnen, so muss die genannte Größe mit der waagrecht projizierten Sammelfläche in Quadratmetern multipliziert werden:

$\mathrm {mm} \cdot \mathrm {m} ^{2}={\frac {\mathrm {l} }{\mathrm {m} ^{2}}}\cdot \mathrm {m} ^{2}=\mathrm {l}$

Das übliche Messintervall (es ist immer mit anzugeben) sind 24 Stunden (1 Tag), aber auch 48 oder 72 h und so fort für länger dauerndeStarkregen-Ereignisse, fürSchlagregenauch 1 Stunde und entsprechend mehr, aber auch bis hin zu 5 Minuten (etwa als Bemessung für Abflusseinrichtungen an Gebäuden) sowie ein Monat, eine Jahreszeit und das ganze Jahr für klimatologische Betrachtungen. In den Fällen, in denen man mehrere Standardintervalle addiert, spricht man auch vonNiederschlagssumme.

Faktoren wieVerdunstung,BodenversickerungoderAbflusswerden bei der Messung nicht berücksichtigt.

Niederschlagsdauer

Der BegriffNiederschlagsdauersteht für die Zeitdauer eines einzelnen Niederschlagsereignisses. Auf Basis der Niederschlagsdauer unterscheidet man zwischenDauerniederschlägenundSchauern.Zudem ist sie für die Festlegung von Wiederkehrsintervallen vonStarkregenereignissenundÜberschwemmungsszenariennotwendig.

Niederschlagsintensität

AlsNiederschlagsintensitätbezeichnet man den Quotienten aus Niederschlagshöhe bzw. -menge und Zeit. Sie wird für Regen in der Regel in Millimeter pro Stunde beziehungsweise Liter je Quadratmeter (und Stunde, was oft unerwähnt bleibt), bei Schnee in Zentimeter pro Stunde angegeben.

• Regen: 1 Liter pro Quadratmeter und Stunde ergibt 1 mm Regenhöhe/-menge in einer Stunde (mm/h)
• Schnee: durchschnittliche Schneehöhe in Zentimeter pro Stunde (cm/h)

Andere Angaben für statistische Zwecke können noch Millimeter (bei Schnee Zentimeter) pro Tag, Woche, Monat oder Jahr sein.

Ein mittelstarker Regenschauer in Mitteleuropa hat eine Intensität um 5 mm/h, einStarkregenum 30 mm/h oder als Platzregen 5 mm/5 min. Bei einem heftigen Unwetter kann die Regenmenge auf 50 mm/h und mehr anwachsen.

Im Regenradar desDWDwird eine Intensität von 0,1 mm/h als gering, von 2 mm/h als leicht, 10 mm/h als stark und 75 mm/h als extrem dargestellt.

Niederschlagsmengen von wenigen 100 mm in einigen Tagen (etwa 300 mm/4 d) führen schon, wenn sie großflächig sind, zu schweren Hochwasserereignissen an den großen Flüssen, aber auch an kleineren Flüssen, s.:Hochwasser in West- und Mitteleuropa 2021.Tropenstürme erreichen Werte von 130 mm/h und weit darüber.

Langfristige Niederschlagsmengen (mittlerer Niederschlag, kumulierter Niederschlag)

Globale Verteilung der jährlichen Niederschlagssummen in fünf Clustern mitvegetationskundlichemBezug(Jahresmitteltemperaturen und Klimazonen nachSiegmund & Frankenberg):

< 250 mm (Wüsten und Halbwüsten)

250–500 mm (Steppen)

500–1000 mm (Laubwerfende Wälder)

1000–2000 mm (Hartlaubige Feuchtwälder)

> 2000 mm (Regenwälder)

Für die durchschnittliche Höhe des Niederschlags im Laufe einer bestimmten Periode an einem definierten Ort oder in einer bestimmten Region existieren folgendemeteorologisch-klimatologischenAusdrücke.

• Monatsniederschlag,oder auchMonatsmitteldes Niederschlags, ist die gesamte Niederschlagshöhe eines bestimmten Monats gemittelt über eine bestimmte Anzahl von Jahren (meist 30 Jahre), wobei immer über diesen bestimmten Monat gemittelt wird. Die Angabe erfolgt inMillimeterproMonatund findet Verwendung in diversenKlimadiagrammen.Bezieht man sich nur auf einen ganz bestimmten Monat, so erfolgt die Angabe inkl. des Jahres.
• Jahresniederschlag,oder auchJahresmitteldes Niederschlags, ist die gesamte Niederschlagshöhe eines Jahres gemittelt über eine bestimmte Anzahl von Jahren (meist 30 Jahre). Die Angabe erfolgt in Millimeter proJahrund findet Verwendung in diversen Klimadiagrammen. Bezieht man sich nur auf ein ganz bestimmtes Jahr, so wird das extra angegeben.

Für die Charakteristika eines speziellen Jahres werden die gemessenen Niederschläge aufsummiert (kumuliert), und dann mit den mittleren Niederschlägen desselben Bemessungszeitraumes verglichen: So kann eine Aussage gemacht werden, ob ein Monat oder Jahr „zu nass “oder „zu trocken “, ein Winter „schneereich “ist, oder dass bei einem Starkregenereignis „der Normalniederschlag eines Monats in drei Tagen gefallen “ist. Ebenso könnenKlimataundJahreszeitcharakteristika verglichen werden, also etwa „wintertrocken “, „Niederschlagsmaximum im Spätsommer “.

Ein Tag, in dessen 24-stündigen Verlauf eine Niederschlagshöhe von mindestens 0,1 mm erreicht wird, heißt laut Deutschem WetterdienstNiederschlagstag,ein Tag, bei dem dies nicht der Fall ist,Trockentag.Es gibt auch abweichende Definitionen: DasClimate Service Center Germanybezeichnet alsTrockentagTage mit weniger als 1 mm Niederschlag.

Niederschlagsrekorde

Regen, Positivrekorde

Zeitintervall	Menge (mm)	Ort	Jahr
1 Minute	38	Barot,Guadeloupe	1970
1 Stunde	401	Shangdi,Volksrepublik China	1947
12 Stunden	1.144	Foc-Foc,Réunion	1966
24 Stunden	1.825	Foc-Foc, Réunion	1966
1 Woche	5.003	Commerson-Krater,Réunion	1980
1 Monat	9.300	Cherrapunji,Meghalaya(Indien)	07/1861
12 Monate	26.470	Cherrapunji, Indien	08/1860–07/1861
Jahresniedschlag	11.872	Mawsynram,Meghalaya(Indien)	Durchschnittlicher Jahresniederschlag 1941–1979

• Deutschland:
  • BeimElbhochwasser im August 2002fielen binnen 24 Stunden imErzgebirgeinZinnwald-Georgenfeld(Sachsen) 312 Millimeter. Die Wiederkehrperiode für solche 24-stündigen Niederschläge liegt bei rund 500 Jahren; das Elbhochwasser war ein „Jahrhunderthochwasser“.
  • Bis dahin galten 260 Millimeter innerhalb von 24 Stunden als deutscher Rekord: vom 6. bis 7. Juli 1906 (jeweils 7 Uhr MEZ) inZeithain,Kreis Riesa (Sachsen) und vom 7. bis 8. Juli 1954 (jeweils 7 Uhr MEZ) inStein,Kreis Rosenheim(Oberbayern).

Regional begrenzte Extremniederschläge können auch deutlich höher liegen. So wurde für das Regenereignis am 2. Juni 2008 im baden-württembergischen Killer- undStarzeltalein Niederschlag von rund 240 Millimeter in einer Stunde ermittelt.

Regen, Negativrekorde

Zeitintervall	Menge (mm)	Ort	Jahr
14,4 Jahre (173 Monate)	0	Arica,Chile	10/1903–01/1918
19 Jahre (228 Monate)	0	Wadi Halfa,Sudan

Siehe auch

• Ausfällbares Niederschlagswasser
• Bergeron-Findeisen-Prozess
• Cloud Cluster
• Liste der Länder nach jährlicher Niederschlagsmenge
• Zeitreihe der Niederschlagssummen in Deutschland seit 1881

Literatur

• Peter Bauer, Peter Schlüssel:Globale Niederschlagserfassung mit Satellitendaten.In:Die Geowissenschaften.11. Jg., Nr. 12, 1993, S. 413–418.doi:10.2312/geowissenschaften.1993.11.413.

Weblinks

Commons:Niederschlag– Sammlung von Bildern, Videos und Audiodateien

Wiktionary: Niederschlag– Bedeutungserklärungen, Wortherkunft, Synonyme, Übersetzungen

• Literatur von und über Niederschlagim Katalog derDeutschen Nationalbibliothek